基于术前实验室参数的诺模图预测转移性结直肠癌的研究

倪红元，杨滇宇，李 冬

同济大学附属同济医院/上海市同济医院检验科，上海 200065

在世界范围内，结直肠癌(CRC)是癌症患者发病和死亡的主要原因之一，在诊断时，大约21%的患者出现转移，超过50%的CRC患者在疾病过程中发生转移[1-2]。转移性结直肠癌(mCRC)患者的总生存期在过去20年中有了显著改善，在一项随机临床试验中，中位总生存期为30个月或更长[3]。总生存期持续时间的增加是由于一线治疗的改善，以及通过各种检测手段(如生物标志物)更准确并及早地识别mCRC，这些检测手段有助于优化治疗分配，从而改善患者预后。

目前筛查CRC的方法很多，主要包括粪便常规检查、结肠镜检查、结肠成像术、计算机断层扫描(CT)、钡灌肠双对比造影检查[4]。然而，这些方法大多敏感性有限或特异性不高，且具有侵入性使患者遭受痛苦。

肿瘤标志物检测是重要的临床诊断CRC的手段之一，具有无创、快速、简单、可重复性好的特点，在临床上对CRC的早期诊断、治疗和预后起着重要作用。CRC的诊断标志物包括癌胚抗原(CEA)、糖类抗原19-9(CA19-9)、糖类抗原242(CA242)、糖类抗原72-4(CA72-4)和糖类抗原50(CA50)[5]。此外，CRC患者的一些常规实验室指标也可能存在明显的异常，如CRC患者凝血异常、贫血等，这些指标与癌症转移、分期和预后相关。在这些CRC的潜在标志物中，采用多个标志物的联合诊断而不是采用单一标志物被证明是更具有发展前景的方法，其更有益于患者的临床管理。本研究中，本课题组回顾性分析了CRC患者的一些实验室指标，以确定与转移相关的潜在因素。并且，本课题组开发并内部验证了一种诺模图用于术前对患者CRC转移进行预测，以促进充分的术前评估和准确的临床决策，以进行个体化治疗。

1.1一般资料 回顾性分析2014年7月至2018年4月同济大学附属同济医院初诊为CRC患者的病例资料。排除标准：血液病患者；
入院前3个月进行过输血治疗者；
血液标本检测和手术前接受过放化疗者；
临床及病理资料不完整者。最终106例患者纳入本研究，其中男66例、女40例，年龄17～93岁、中位年龄65岁。根据美国癌症联合会(AJCC)发布的第八版癌症分期手册[6-7]，将患者分为转移组52例(49.1%)，未转移组54例(50.9%)。

1.2方法

1.2.1仪器与试剂 XN9000全自动血细胞分析仪(日本希森美康公司)；
原装配套试剂和高、低两个浓度水平的质控品(日本希森美康公司)。罗氏E601电化学发光免疫分析仪(德国罗氏公司)，罗氏糖类抗原检测试剂盒及罗氏糖类抗原定标液(德国罗氏公司)，质控品为Bio-Rad公司的Lyphochek Tumor Marker Control。

1.2.2标本采集和检测 采集研究对象清晨空腹静脉血于含抗凝剂(EDTA-K2)的真空采血管和促凝真空采血管。血常规采用XN9000全自动血细胞分析仪(日本希森美康公司)检测，肿瘤标志物采用罗氏E601电化学发光免疫分析仪(德国罗氏公司)检测，检测前均确定仪器在控。

1.3统计学处理 采用SPSS19.0统计软件包分析，使用二元Logistic回归分析比较mCRC和非mCRC患者的实验室参数，并对有差异有统计学意义的变量(P<0.05)进行多元Logistic回归分析，从而得到独立的预测因子。使用R软件中的“rms”库(3.4.3版；
http://www.Rproject.org)建立基于独立预测因子的诺模图。采用一致性指数(C-指数)和受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)评价诺模图的诊断效能。通过决策曲线分析(DCA)确定阈值概率范围，并对诺模图进行临床验证。

2.1CRC患者的一般临床资料 本研究共纳入106例新诊断的CRC患者。中位年龄为65岁(年龄17～93岁)。男性患者占比较高(男性62.3%，女性37.7%)。52例(49.1%)最终确诊为mCRC。相关实验室指标：血红蛋白(Hb)、国际标准化比值(INR)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、凝血酶时间(TT)、纤维蛋白原(FBG)的检测结果见表1。

表1 患者的实验室指标检测结果

2.2mCRC的独立预测因子 对所有参数进行单因素分析，结果显示CEA、CA19-9、CA242、CA50、Hb、INR与CRC是否转移有关(P<0.05)；
其他参数，包括年龄、性别、CA72-4、APTT、TT、FBG等参数与CRC是否转移不相关(P>0.05)。多元分析中，采用Logistic回归方法对单变量分析中的所有重要参数进行评价，只有CA242(P=0.044)、Hb(P=0.034)和INR(P=0.013)对mCRC有独立预测作用。见表2。因此，选择这些预测因子建立了该模型。

表2 术前各参数用于预测CRC是否转移的单因素和多因素分析

续表2 术前各参数用于预测CRC是否转移的单因素和多因素分析

2.3预测诺模图的建立 所选预测值的诺模图如图1所示。每个变量在分值表上都有一个分数。通过将每个变量的得分相加，并以总分为参考，可以画一条直线来预测CRC患者的转移概率。

图1 所选预测值的诺模图

2.4诺模图的性能 经内部验证，预测概率和实际概率之间的校准图显示出良好的一致性，见图2A。此外，当使用诺模图得出的总分作为预测因子进行ROC曲线分析时，预测mCRC的诺模图AUC为0.731(95%CI:0.637～0.826),见图2B。诺模图的决策曲线分析(DCA)如图2C所示。DCA的结果表明，当患者的阈值概率大于10%时，诺模图预测mCRC的能力在临床上是有效的。例如，如果患者的阈值概率为40%，那么决定是否进行临床干预的净收益为0.198。

注：A为预测概率和实际概率之间的校准图；
B为使用诺模图得出的总分作为预测因子进行ROC曲线分析；
C为诺模图的DCA。

CRC的早期诊断和转移监测一直是临床研究的难点。随着基因突变筛查、脱落细胞DNA(cfDNA)、循环肿瘤细胞(CTCs)等新检测方法的发展，mCRC的诊断能力不断提高[8-9]。然而，由于方法学和实验室条件的限制，这些方法尚未广泛应用于临床。目前，CRC的临床诊断仍依赖传统的肿瘤标志物和CT等工具，无法准确的判断是否转移。有研究发现[10]，术前CT或磁共振成像(MRI)临床诊断为非转移性侧淋巴结癌的患者中，有7.4%的患者在行LLN病理解剖时发现有转移。因此，一些研究开发了放射组学诺模图预测CRC的淋巴结转移和远处转移[11]。诺模图是一种简单直观的统计预测模型，可以产生预测事件的数值概率。因此被广泛用作预测疾病预后的实用模型[12]，由于它们的简单性和图形表示，也有研究发现[13]其可以用于预测癌症转移。在诺模图中，每个变量根据其权重分配不同的点，并显示在刻度的顶部。所有选定变量的总分产生事件概率的数值预测，以最低标度显示。这是第一项根据术前实验室参数制定诺模图用于术前预测mCRC的研究。

在本研究中，首先通过单因素和多因素回归分析回顾性地确定了转移性CRC的一些术前实验室参数。本研究结果显示，CRC患者CA242、Hb和INR是CRC转移的独立预测因子,基于这3个参数，本课题组建立了mCRC的术前诺模图，并采用ROC曲线验证了预测模型的准确性可信。DCA结果表明，诺模图在预测CRC转移方面效果良好，并可根据其阈值概率来预测其临床净效益。

CRC的治疗策略基于精确的术前分期，这意味着不同的治疗方案和不良预后。肿瘤标志物的检测是临床实验室癌症诊断中最常用的方法。预测标志物的大规模临床评估正在进行中，包括确定分期、转移和治疗反应。先前的研究表明[14]，一些肿瘤标志物与CRC的分期、转移和预后相关。本研究结果显示：CEA、CA19-9、CA242和CA50在转移性CRC和非转移性CRC之间有显著差异。多因素分析显示，CA242是术前预测转移性CRC的独立因素，提示CA242可能是一个更好的预测因子。这也与先前的研究一致，LEVY等[15]报告CA242在术前分期方面似乎比CA19-9和CEA更敏感，尤其是在比较CRC早期诊断和转移阶段方面。此外，本研究还表明，Hb和INR是mCRC的独立预测因子。贫血是各种癌症的常见不良反应，贫血的术前管理已经被强调为一个特别关注的领域，这在CRC手术中尤其重要。贫血的早期诊断非常重要，因为如果不治疗，从诊断到手术，Hb水平会继续下降，而且术前贫血与异基因红细胞输血(ARBT)需求增加有关。此外，本研究的诺模图显示：INR对mCRC术前预测的贡献最大。以前的一项研究报告称，在95%的转移性癌症中，近一半的患者有一些凝血参数异常[16]。研究发现[17]，在CRC中，PT水平与肿瘤大小相关；
而D-二聚体和INR值与CRC的疾病分期相关。根据美国临床肿瘤学会2014年临床实践指南更新，接受重大肿瘤手术的患者应接受预防性治疗，治疗应在术前开始，术后至少持续7～10 d。对于那些有高危特征的腹部或盆腔手术患者，应考虑将术后预防延长至4周。此外，有研究表明[18]，在同时使用口服抗凝药物(如华法林和瑞格拉非尼)的晚期CRC患者中，应定期监测INR。

本研究也存在一些需要注意的局限性。本研究为回顾性研究，可能存在选择偏倚。其次，由于患者数量有限，无法建立外部验证队列。最后，只收集了可用的实验室参数。应增加更多的临床预测因子以改善模型的性能，包括CRP、ESR等炎症因子或一些新兴的分子标记，以及基因突变，包括RAS突变和BRAF突变，也应该被引入。当然，该预测模型仍需要由多中心和大规模人群进行外部验证。总之，本研究提出了一个基于实验室参数的诺模图，该诺模图在计算mCRC术前预测的有效性时得到了内部验证。基于这些标志物的模型对mCRC的诊断和预后预测也具有重要的临床意义。